深入理解分布式调度框架TBSchedule及源码分析

简介

　　由于最近工作比较忙，前前后后花了两个月的时间把TBSchedule的源码翻了个底朝天。关于TBSchedule的使用，网上也有很多参考资料，这里不做过多的阐述。本文着重介绍TBSchedule的运行机制，架构设计以及优化建议。通过学习别人的经验，来提高自己的技术能力，感受阿里人的智慧，也向阿里空玄，阿里玄难为开源贡献致敬。

zookeeper依赖

　　TBSchedule依赖于ZK存储调度数据，在使用中充当着nosql的角色，zk的watch机制只用于zk重连，提高可靠性。下图是zk与tbschedule的部署图。

　　TBSchedule有很多特性，包括批量任务，多主机，多线程，动态扩展，实时或定时任务，分片，并发，不重复执行。在介绍这些特性之前，先来了解一下整个zk目录结构，有助于理解整个调度过程。下图是zk调度数据结构图。其中()内表示zk目录保存的数据。

 

TBSchedule原理

1）TBSchedule在zookeeper初始化完成之后初始化数据，其中创建basetasktype，stractegy，factory目录。调用registerManagerFactory，在factory目录下创建瞬时有序节点，节点名称（IP+$+HostName+$+UUID+$Sequence），然后根据ip是否在ip管理范围内，在strategy目录下添加或删除对应的（IP+$+HostName+$+UUID+$Sequence）瞬时目录节点。最后启动默认的refresh()操作。

2）TBSchedule在每2s中zk正常情况下执行一次refresh操作，该操作如果查询zk管理信息异常则停止所有调度任务后重新注册管理器工厂，如果管理器start状态=false，则停止所有调度任务。具体实现在TBScheduleManagerFactory的reRegisterManagerFactory()中。具体代码如下：

public void reRegisterManagerFactory() throws Exception {
        // 根据UUID，在/factory目录下查找对应目录，并在/strategy目录下更具IP数组，
        //确定可管理的strtegyName下创建（IP+$+HostName+$+UUID+$Sequence）目录
        // 返回不可管理的调度策略类型名称，并停止对应的调度处理器
        List<String> stopList = this.getScheduleStrategyManager()
                .registerManagerFactory(this);
        for (String strategyName : stopList) {
            this.stopServer(strategyName);  //停止对应的调度处理器
        }
        //根据策略重新分配调度任务机器的任务数，并在zk上更新对应的ScheduleStrategyRunntime中的AssignNum
        this.assignScheduleServer(); 
        //注意，一个strategyName下只有唯一表示当前调度服务器的节点（IP+$+HostName+$+UUID+$Sequence）
        //同时一个strategyName对应该调度服务器多个IStrategyTask任务管理器，一个taskItem对应一个任务管理器
        //多则删停，少则加起
        this.reRunScheduleServer(); 
    }

这边再介绍下tbschedule的任务分配策略，列如当前有4台机器（A,B,C,D），共10个任务（0,1..9）。首先将10个任务均等分，每个服务器可以分配到2个任务，最后剩余两个任务将给A,B服务器获得，具体算法如下：

/**
     * 分配任务数量
     * @param serverNum 总的服务器数量
     * @param taskItemNum 任务项数量
     * @param maxNumOfOneServer 每个server最大任务项数目
     * @param maxNum 总的任务数量
     * @return
     */
    public static int[] assignTaskNumber(int serverNum,int taskItemNum,int maxNumOfOneServer){
        int[] taskNums = new int[serverNum];
        int numOfSingle = taskItemNum / serverNum;
        int otherNum = taskItemNum % serverNum;
        //20150323 删除, 任务分片保证分配到所有的线程组数上。 开始
//        if (maxNumOfOneServer >0 && numOfSingle >= maxNumOfOneServer) {
//            numOfSingle = maxNumOfOneServer;
//            otherNum = 0;
//        }
        //20150323 删除, 任务分片保证分配到所有的线程组数上。 结束
        for (int i = 0; i < taskNums.length; i++) {
            if (i < otherNum) {
                taskNums[i] = numOfSingle + 1;
            } else {
                taskNums[i] = numOfSingle;
            }
        }
        return taskNums;
    }

3)接下来根据每个strategyName下获得的任务数，来创建对应任务调度管理器数。具体实现在reRunScheduleServer()方法中，循环创建IStrategyTask，根据调度类型Schedule，Java，bean实例化不同的任务管理器TBScheduleManagerStatic，也包括自定义管理器，只要继承IStrategyTask接口就可以了。列如自定义管理器，需要配置taskname为java全类名或者bean的名称。

package com.taobao.pamirs.schedule.test;

import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;

import com.taobao.pamirs.schedule.strategy.IStrategyTask;
/**
 * 自定义任务管理器，调度类型为Java，Bean
 * @author Administrator
 *
 */
public class JavaTaskDemo implements IStrategyTask,Runnable {
    protected static transient Logger log = LoggerFactory.getLogger(JavaTaskDemo.class);


    private String parameter;
    private boolean stop = false;
    public void initialTaskParameter(String strategyName,String taskParameter) {
        parameter = taskParameter;
        new Thread(this).start();
    }

    @Override
    public void stop(String strategyName) throws Exception {
        this.stop = true;
    }

    @Override
    public void run() {
        while(stop == false){
            log.error("执行任务："  + this.parameter);
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                // TODO Auto-generated catch block
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

}

对于常用的Schedule调度类型，使用的是TBScheduleManagerStatic管理器。

4）任务调度分配器TBScheduleManager，能够使得任务分片被不重复，不遗漏的快速处理。该功能也是TBSchedule的核心实现，一个JVM可以包含不同taskType的多个任务调度分配器。也就是说可以有相同任务taskType的多个任务管理器，也可以存在不同的tasktype的任务管理器。每个任务管理器包含一个任务处理器IScheduleProcessor，IScheduleProcessor实际上是个Runnnable对象，根据任务类型的线程数来初始化调度线程。任务处理器分为SLEEP和NotSleep模式。

下面是创建TBScheduleManager的操作。

TBScheduleManager(TBScheduleManagerFactory aFactory,String baseTaskType,String ownSign ,IScheduleDataManager aScheduleCenter) throws Exception{
        this.factory = aFactory;
        this.currentSerialNumber = serialNumber();
        this.scheduleCenter = aScheduleCenter;
        this.taskTypeInfo = this.scheduleCenter.loadTaskTypeBaseInfo(baseTaskType);
        log.info("create TBScheduleManager for taskType:"+baseTaskType);
        //清除已经过期1天的TASK,OWN_SIGN的组合。超过一天没有活动server的视为过期
        this.scheduleCenter.clearExpireTaskTypeRunningInfo(baseTaskType,ScheduleUtil.getLocalIP() + "清除过期OWN_SIGN信息",this.taskTypeInfo.getExpireOwnSignInterval());
        
        Object dealBean = aFactory.getBean(this.taskTypeInfo.getDealBeanName());
        if (dealBean == null) {
            throw new Exception( "SpringBean " + this.taskTypeInfo.getDealBeanName() + " 不存在");
        }
        if (dealBean instanceof IScheduleTaskDeal == false) {
            throw new Exception( "SpringBean " + this.taskTypeInfo.getDealBeanName() + " 没有实现 IScheduleTaskDeal接口");
        }
        this.taskDealBean = (IScheduleTaskDeal)dealBean;

        if(this.taskTypeInfo.getJudgeDeadInterval() < this.taskTypeInfo.getHeartBeatRate() * 5){
            throw new Exception("数据配置存在问题，死亡的时间间隔，至少要大于心跳线程的5倍。当前配置数据：JudgeDeadInterval = "
                    + this.taskTypeInfo.getJudgeDeadInterval() 
                    + ",HeartBeatRate = " + this.taskTypeInfo.getHeartBeatRate());
        }
        //生成ScheduleServer信息。
        this.currenScheduleServer = ScheduleServer.createScheduleServer(this.scheduleCenter,baseTaskType,ownSign,this.taskTypeInfo.getThreadNumber());
        //设置ScheduleServer的ManagerFactoryUUID
        this.currenScheduleServer.setManagerFactoryUUID(this.factory.getUuid());
        //在/server下注册ScheduleServer信息，实际上可以看成在server目录下的每一个子节点表示一个任务调度管理器
        scheduleCenter.registerScheduleServer(this.currenScheduleServer);
        this.mBeanName = "pamirs:name=" + "schedule.ServerMananger." +this.currenScheduleServer.getUuid();
        this.heartBeatTimer = new Timer(this.currenScheduleServer.getTaskType() +"-" + this.currentSerialNumber +"-HeartBeat");
        this.heartBeatTimer.schedule(new HeartBeatTimerTask(this),
                new java.util.Date(System.currentTimeMillis() + 500),
                this.taskTypeInfo.getHeartBeatRate());
        initial();
    } 

 5）上面有两个重要的操作，一个是心跳调度器，主要职责是更新/server目录下对应的调度管理器心跳信息，清除过期的scheduleServer，如果是leader则进行任务项的分配。

class HeartBeatTimerTask extends java.util.TimerTask {
    private static transient Logger log = LoggerFactory
            .getLogger(HeartBeatTimerTask.class);
    TBScheduleManager manager;

    public HeartBeatTimerTask(TBScheduleManager aManager) {
        manager = aManager;
    }

    public void run() {
        try {
            Thread.currentThread().setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);
            manager.refreshScheduleServerInfo();
        } catch (Exception ex) {
            log.error(ex.getMessage(), ex);
        }
    }
}

/**
     * 如果发现本次更新的时间如果已经超过了，服务器死亡的心跳周期，则不能在向服务器更新信息。
     * 而应该当作新的服务器，进行重新注册。
     * @throws Exception 
     */
    public void refreshScheduleServerInfo() throws Exception {
      try{
          //在/server下更新任务调度服务器的心跳时间，调度信息
        rewriteScheduleInfo();
        //如果任务信息没有初始化成功，不做任务相关的处理，未完成init()
        if(this.isRuntimeInfoInitial == false){
            return;
        }
        
        //重新分配任务，leader重新检查可用调度管理器，并修改taskItem下的current_server,req_server.
        this.assignScheduleTask();
        
        //判断是否需要重新加载任务队列，避免任务处理进程不必要的检查和等待
        //思路：每一次修改了taskitem的任务分配之后，会在/taskitem下保存leader信息，及默认版本号-1
        //比较保存的上一次任务加载的版本号是否  <   当前的版本号
        boolean tmpBoolean = this.isNeedReLoadTaskItemList();
        if(tmpBoolean != this.isNeedReloadTaskItem){
            //只要不相同，就设置需要重新装载，因为在心跳异常的时候，做了清理队列的事情，恢复后需要重新装载。
            synchronized (NeedReloadTaskItemLock) {
                this.isNeedReloadTaskItem = true;
            }
            rewriteScheduleInfo();
        }
        
        if(this.isPauseSchedule  == true || this.processor != null && processor.isSleeping() == true){
            //如果服务已经暂停了，则需要重新定时更新 cur_server 和 req_server
            //如果服务没有暂停，一定不能调用的
            //调度服务策略如果已经失效，会抛出异常
            //加载任务list<taskDefine>
               this.getCurrentScheduleTaskItemListNow();
          }
        }catch(Throwable e){
            //清除内存中所有的已经取得的数据和任务队列,避免心跳线程失败时候导致的数据重复
            this.clearMemoInfo();
            if(e instanceof Exception){
                throw (Exception)e;
            }else{
               throw new Exception(e.getMessage(),e);
            }
        }
    }    

其中的this.assignScheduleTask();实现了任务调度管理器的变化而相应的修改/taskItem下curr_server和req_server的调度变化。核心思想：rewriteScheduleInfo()中没有相应的调度服务器，则在/server下注册。然后获取有效的所有调度服务器，遍历所有任务项，如果发现该任务项的curr_server表示的manager不存在，则设置null。然后对所有的任务分片重新分配调度服务器，具体算法如下：

public void assignTaskItem(String taskType, String currentUuid,int maxNumOfOneServer,
            List<String> taskServerList) throws Exception {
         if(this.isLeader(currentUuid,taskServerList)==false){
             if(log.isDebugEnabled()){
               log.debug(currentUuid +":不是负责任务分配的Leader,直接返回");
             }
             return;
         }
         if(log.isDebugEnabled()){
               log.debug(currentUuid +":开始重新分配任务......");
         }        
         if(taskServerList.size()<=0){
             //在服务器动态调整的时候，可能出现服务器列表为空的清空
             return;
         }
         String baseTaskType = ScheduleUtil.splitBaseTaskTypeFromTaskType(taskType);
         String zkPath = this.PATH_BaseTaskType + "/" + baseTaskType + "/" + taskType + "/" + this.PATH_TaskItem;
         List<String> children = this.getZooKeeper().getChildren(zkPath, false);
//         Collections.sort(children);
//         20150323 有些任务分片，业务方其实是用数字的字符串排序的。优先以数字进行排序，否则以字符串排序
         Collections.sort(children,new Comparator<String>(){
             public int compare(String u1, String u2) {
                    if(StringUtils.isNumeric(u1) && StringUtils.isNumeric(u2)){
                        int iU1= Integer.parseInt(u1);
                        int iU2= Integer.parseInt(u2);
                        /*if(iU1==iU2){
                            return 0 ;
                        }else if(iU1>iU2){
                            return 1 ;
                        }else{
                            return -1;
                        }*/
                        return iU1-iU2;
                    }else{
                        return u1.compareTo(u2);
                    }
                }
            });
         int unModifyCount =0;
         int[] taskNums = ScheduleUtil.assignTaskNumber(taskServerList.size(), children.size(), maxNumOfOneServer);
         int point =0;
         int count = 0;
         String NO_SERVER_DEAL = "没有分配到服务器"; 
         for(int i=0;i <children.size();i++){
            String name = children.get(i);
            if(point <taskServerList.size() && i >= count + taskNums[point]){
                count = count + taskNums[point];
                point = point + 1;
            }
            String serverName = NO_SERVER_DEAL;
            if(point < taskServerList.size() ){
                serverName = taskServerList.get(point);
            }
            byte[] curServerValue = this.getZooKeeper().getData(zkPath + "/" + name + "/cur_server",false,null);
            byte[] reqServerValue = this.getZooKeeper().getData(zkPath + "/" + name + "/req_server",false,null);
            
            if(curServerValue == null || new String(curServerValue).equals(NO_SERVER_DEAL)){
                //对没有分配的任务分片，添加调度服务器
                this.getZooKeeper().setData(zkPath + "/" + name + "/cur_server",serverName.getBytes(),-1);
                this.getZooKeeper().setData(zkPath + "/" + name + "/req_server",null,-1);
            }else if(new String(curServerValue).equals(serverName)==true && reqServerValue == null ){
                //不需要做任何事情   当前执行的调度器正好和重新分配的调度器一致
                unModifyCount = unModifyCount + 1;
            }else{
                //调度服务器请求转换
                this.getZooKeeper().setData(zkPath + "/" + name + "/req_server",serverName.getBytes(),-1);
            }
         }    
         
         if(unModifyCount < children.size()){ //设置需要所有的服务器重新装载任务
             log.info("设置需要所有的服务器重新装载任务:updateReloadTaskItemFlag......"+taskType+ "  ,currentUuid "+currentUuid );
             //设置/server[v.2][reload=true]
             this.updateReloadTaskItemFlag(taskType);
         }
         if(log.isDebugEnabled()){
             StringBuffer buffer = new StringBuffer();
             for(ScheduleTaskItem taskItem: this.loadAllTaskItem(taskType)){
                buffer.append("
").append(taskItem.toString());
             }
             log.debug(buffer.toString());
         }
    }

在第4点附上的源码最后有个initial();操作，首先启动一个独立的线程，判断isRuntimeInfoInitial标志位判断是否已经初始化数据，如果没有则leader调度器执行initialRunningInfo()，删除/TaskItem目录，根据ScheduleTaskType，获取到的任务项数组，创建任务项节点，同时在/taskItem下设置leader数据。initial()源码如下：

public void initial() throws Exception{
        new Thread(this.currenScheduleServer.getTaskType()  +"-" + this.currentSerialNumber +"-StartProcess"){
            @SuppressWarnings("static-access")
            public void run(){
                try{
                   log.info("开始获取调度任务队列...... of " + currenScheduleServer.getUuid());
                   //并发启动调度管理器，直至leader初始化任务项完成
                   while (isRuntimeInfoInitial == false) {
                       if(isStopSchedule == true){
                          log.debug("外部命令终止调度,退出调度队列获取：" + currenScheduleServer.getUuid());
                          return;
                      }
                       //log.error("isRuntimeInfoInitial = " + isRuntimeInfoInitial);
                       try{
                      initialRunningInfo();
                      //在/taskitem下的数据判断是否为leader的数据
                      isRuntimeInfoInitial = scheduleCenter.isInitialRunningInfoSucuss(
                                        currenScheduleServer.getBaseTaskType(),
                                        currenScheduleServer.getOwnSign());
                       }catch(Throwable e){
                           //忽略初始化的异常
                           log.error(e.getMessage(),e);
                       }
                      if(isRuntimeInfoInitial == false){
                          Thread.currentThread().sleep(1000);
                      }
                    }
                   int count =0;
                   lastReloadTaskItemListTime = scheduleCenter.getSystemTime();
                   //此处会给currentTaskItemList添加元素，直至加载到任务
                   while(getCurrentScheduleTaskItemListNow().size() <= 0){
                          if(isStopSchedule == true){
                              log.debug("外部命令终止调度,退出调度队列获取：" + currenScheduleServer.getUuid());
                              return;
                          }
                          Thread.currentThread().sleep(1000);
                          count = count + 1;
                         // log.error("尝试获取调度队列，第" + count + "次 ") ;
                   }
                   String tmpStr ="TaskItemDefine:";
                   for(int i=0;i< currentTaskItemList.size();i++){
                       if(i>0){
                           tmpStr = tmpStr +",";                           
                       }
                       tmpStr = tmpStr + currentTaskItemList.get(i);
                   }
                   log.info("获取到任务处理队列，开始调度：" + tmpStr +"  of  "+ currenScheduleServer.getUuid());
                   
                    //任务总量
                    taskItemCount = scheduleCenter.loadAllTaskItem(currenScheduleServer.getTaskType()).size();
                    //只有在已经获取到任务处理队列后才开始启动任务处理器                   
                   computerStart();
                }catch(Exception e){
                    log.error(e.getMessage(),e);
                    String str = e.getMessage();
                    if(str.length() > 300){
                        str = str.substring(0,300);
                    }
                    startErrorInfo = "启动处理异常：" + str;
                }
            }
        }.start();
    }

最后的computerStart()方法是实现周期执行的关键，TBSchedule基于cronExpression表达式实现周期性调度，执行类型分为两种TYPE_PAUSE，TYPE_RESUME。并更新setNextRunStartTime和setNextRunEndTime。

    /**
     * 开始的时候，计算第一次执行时间
     * @throws Exception
     */
    public void computerStart() throws Exception{
        //只有当存在可执行队列后再开始启动队列
       
        boolean isRunNow = false;
        if(this.taskTypeInfo.getPermitRunStartTime() == null){
            isRunNow = true;
        }else{
            String tmpStr = this.taskTypeInfo.getPermitRunStartTime();
            if(tmpStr.toLowerCase().startsWith("startrun:")){
                isRunNow = true;
                tmpStr = tmpStr.substring("startrun:".length());
            }
            CronExpression cexpStart = new CronExpression(tmpStr);
            Date current = new Date( this.scheduleCenter.getSystemTime());
            Date firstStartTime = cexpStart.getNextValidTimeAfter(current);
            this.heartBeatTimer.schedule(
                    new PauseOrResumeScheduleTask(this,this.heartBeatTimer,
                            PauseOrResumeScheduleTask.TYPE_RESUME,tmpStr), 
                            firstStartTime);
            this.currenScheduleServer.setNextRunStartTime(ScheduleUtil.transferDataToString(firstStartTime));    
            if( this.taskTypeInfo.getPermitRunEndTime() == null
               || this.taskTypeInfo.getPermitRunEndTime().equals("-1")){
                this.currenScheduleServer.setNextRunEndTime("当不能获取到数据的时候pause");                
            }else{
                try {
                    String tmpEndStr = this.taskTypeInfo.getPermitRunEndTime();
                    CronExpression cexpEnd = new CronExpression(tmpEndStr);
                    Date firstEndTime = cexpEnd.getNextValidTimeAfter(firstStartTime);
                    Date nowEndTime = cexpEnd.getNextValidTimeAfter(current);
                    if(!nowEndTime.equals(firstEndTime) && current.before(nowEndTime)){
                        isRunNow = true;
                        firstEndTime = nowEndTime;
                    }
                    this.heartBeatTimer.schedule(
                            new PauseOrResumeScheduleTask(this,this.heartBeatTimer,
                                    PauseOrResumeScheduleTask.TYPE_PAUSE,tmpEndStr), 
                                    firstEndTime);
                    this.currenScheduleServer.setNextRunEndTime(ScheduleUtil.transferDataToString(firstEndTime));
                } catch (Exception e) {
                    log.error("计算第一次执行时间出现异常:" + currenScheduleServer.getUuid(), e);
                    throw new Exception("计算第一次执行时间出现异常:" + currenScheduleServer.getUuid(), e);
                }
            }
        }
        //如果没有getPermitRunStartTime，则跳过timer调度，立即执行
        if(isRunNow == true){
            this.resume("开启服务立即启动");
        }
        this.rewriteScheduleInfo();
        
    }

从上面的代码中，我们注意到了这个调度使用同一个timer对象，每次调度执行后在timer添加新的调度task。如果是PAUSE类型调度，则执行manager.pause("到达终止时间,pause调度")，如果是RESUME，则执行manager.resume("到达开始时间,resume调度");，并计算下次调度时间，重新添加到调度队列。具体实现如下：

class PauseOrResumeScheduleTask extends java.util.TimerTask {
    private static transient Logger log = LoggerFactory
            .getLogger(HeartBeatTimerTask.class);
    public static int TYPE_PAUSE  = 1;
    public static int TYPE_RESUME = 2;    
    TBScheduleManager manager;
    Timer timer;
    int type;
    String cronTabExpress;
    public PauseOrResumeScheduleTask(TBScheduleManager aManager,Timer aTimer,int aType,String aCronTabExpress) {
        this.manager = aManager;
        this.timer = aTimer;
        this.type = aType;
        this.cronTabExpress = aCronTabExpress;
    }
    public void run() {
        try {
            Thread.currentThread().setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);
            this.cancel();//取消调度任务
            Date current = new Date(System.currentTimeMillis());
            CronExpression cexp = new CronExpression(this.cronTabExpress);
            Date nextTime = cexp.getNextValidTimeAfter(current);
            if(this.type == TYPE_PAUSE){
                manager.pause("到达终止时间,pause调度");
                this.manager.getScheduleServer().setNextRunEndTime(ScheduleUtil.transferDataToString(nextTime));
            }else{
                manager.resume("到达开始时间,resume调度");
                this.manager.getScheduleServer().setNextRunStartTime(ScheduleUtil.transferDataToString(nextTime));
            }
            this.timer.schedule(new PauseOrResumeScheduleTask(this.manager,this.timer,this.type,this.cronTabExpress) , nextTime);
        } catch (Throwable ex) {
            log.error(ex.getMessage(), ex);
        }
    }
}

resume即在可执行时间区间恢复调度，根据SchduleTaskType配置的处理器类型模式Sleep或者NotSleep来初始化处理器。默认使用TBScheduleProcessorSleep处理器。

/**
     * 处在了可执行的时间区间，恢复运行
     * @throws Exception 
     */
    public void resume(String message) throws Exception{
        if (this.isPauseSchedule == true) {
            if(log.isDebugEnabled()){
                log.debug("恢复调度:" + this.currenScheduleServer.getUuid());
            }
            this.isPauseSchedule = false;
            this.pauseMessage = message;
            if (this.taskDealBean != null) {
                if (this.taskTypeInfo.getProcessorType() != null &&
                    this.taskTypeInfo.getProcessorType().equalsIgnoreCase("NOTSLEEP")==true){
                    this.taskTypeInfo.setProcessorType("NOTSLEEP");
                    this.processor = new TBScheduleProcessorNotSleep(this,
                            taskDealBean,this.statisticsInfo);
                }else{
                    this.processor = new TBScheduleProcessorSleep(this,
                            taskDealBean,this.statisticsInfo);
                    this.taskTypeInfo.setProcessorType("SLEEP");
                }
            }
            rewriteScheduleInfo();//更新心跳信息
        }
    }    

6）多线程执行，TBScheduleProcessorSleep是一个Runnable对象，多个调度线程共享如下变量：

    final  LockObject   m_lockObject = new LockObject();
//缓存线程对象
    List<Thread> threadList =  new CopyOnWriteArrayList<Thread>();
    /**
     * 任务管理器
     */
    protected TBScheduleManager scheduleManager;
    /**
     * 任务类型
     */
    ScheduleTaskType taskTypeInfo;
    
    /**
     * 任务处理的接口类
     */
    protected IScheduleTaskDeal<T> taskDealBean;
        
    /**
     * 当前任务队列的版本号
     */
    protected long taskListVersion = 0;
    final Object lockVersionObject = new Object();
    final Object lockRunningList = new Object();
        //任务队列
    protected List<T> taskList = new CopyOnWriteArrayList<T>();

    /**
     * 是否可以批处理
     */
    boolean isMutilTask = false;
    
    /**
     * 是否已经获得终止调度信号
     */
    boolean isStopSchedule = false;// 用户停止队列调度
    boolean isSleeping = false;

 在初始化执行处理器，会启动ThreadNumber个线程数，

for (int i = 0; i < taskTypeInfo.getThreadNumber(); i++) {
this.startThread(i);
}

下面具体看一下线程的run()操作。一个执行线程的职责主要是执行自定义的IScheduleTaskDealSingle，而IScheduleTaskDealMulti可以实现批量处理，实现区别也是大同小异。其核心思想：

对开始执行的线程计数+1，在没有停止调度的前提下即resume状态下，执行客户自定义ScheduleTask的execute()方法，并完成执行统计。当任务队列中的所有任务Item都执行完成，队列为空时，如果正在执行任务的线程数不是最后一个线程，则等待。反之，则加载任务，有数据唤醒所有等待线程继续执行，没数据线程sleep SleepTimeNoData时间，并继续加载任务数据。

public void run(){
          try {
            long startTime =0;
            while(true){
              this.m_lockObject.addThread();
              Object executeTask;
              while (true) {
                if(this.isStopSchedule == true){//停止队列调度
                  this.m_lockObject.realseThread();
                  this.m_lockObject.notifyOtherThread();//通知所有的休眠线程
                  synchronized (this.threadList) {            
                      this.threadList.remove(Thread.currentThread());
                      if(this.threadList.size()==0){
                            this.scheduleManager.unRegisterScheduleServer();
                      }
                  }
                  return;
                }
                
                //加载调度任务
                if(this.isMutilTask == false){
                  executeTask = this.getScheduleTaskId();
                }else{
                  executeTask = this.getScheduleTaskIdMulti();
                }
                
                if(executeTask == null){
                  break;
                }
                
                try {//运行相关的程序
                  startTime =scheduleManager.scheduleCenter.getSystemTime();
                  if (this.isMutilTask == false) {
                        if (((IScheduleTaskDealSingle) this.taskDealBean).execute(executeTask,scheduleManager.getScheduleServer().getOwnSign()) == true) {
                            addSuccessNum(1, scheduleManager.scheduleCenter.getSystemTime()
                                    - startTime,
                                    "com.taobao.pamirs.schedule.TBScheduleProcessorSleep.run");
                        } else {
                            addFailNum(1, scheduleManager.scheduleCenter.getSystemTime()
                                    - startTime,
                                    "com.taobao.pamirs.schedule.TBScheduleProcessorSleep.run");
                        }
                    } else {
                        if (((IScheduleTaskDealMulti) this.taskDealBean)
                                .execute((Object[]) executeTask,scheduleManager.getScheduleServer().getOwnSign()) == true) {
                            addSuccessNum(((Object[]) executeTask).length,scheduleManager.scheduleCenter.getSystemTime()
                                    - startTime,
                                    "com.taobao.pamirs.schedule.TBScheduleProcessorSleep.run");
                        } else {
                            addFailNum(((Object[]) executeTask).length,scheduleManager.scheduleCenter.getSystemTime()
                                    - startTime,
                                    "com.taobao.pamirs.schedule.TBScheduleProcessorSleep.run");
                        }
                    } 
                }catch (Throwable ex) {
                    if (this.isMutilTask == false) {
                        addFailNum(1,scheduleManager.scheduleCenter.getSystemTime()- startTime,
                                "TBScheduleProcessor.run");
                    } else {
                        addFailNum(((Object[]) executeTask).length, scheduleManager.scheduleCenter.getSystemTime()
                                - startTime,
                                "TBScheduleProcessor.run");
                    }
                    logger.warn("Task :" + executeTask + " 处理失败", ex);                
                }
              }
              //当前队列中所有的任务都已经完成了。
                if(logger.isTraceEnabled()){
                   logger.trace(Thread.currentThread().getName() +"：当前运行线程数量:" +this.m_lockObject.count());
                }
                if (this.m_lockObject.realseThreadButNotLast() == false) {
                    int size = 0;
                    Thread.currentThread().sleep(100);
                    startTime =scheduleManager.scheduleCenter.getSystemTime();
                    // 装载数据
                    size = this.loadScheduleData();
                    if (size > 0) {
                        this.m_lockObject.notifyOtherThread();
                    } else {
                        //判断当没有数据的是否，是否需要退出调度
                        if (this.isStopSchedule == false && this.scheduleManager.isContinueWhenData()== true ){                         
                            if(logger.isTraceEnabled()){
                                   logger.trace("没有装载到数据，start sleep");
                            }
                            this.isSleeping = true;
                            Thread.currentThread().sleep(this.scheduleManager.getTaskTypeInfo().getSleepTimeNoData());
                            this.isSleeping = false;
                            
                            if(logger.isTraceEnabled()){
                                   logger.trace("Sleep end");
                            }
                        }else{
                            //没有数据，退出调度，唤醒所有沉睡线程
                            this.m_lockObject.notifyOtherThread();
                        }
                    }
                    this.m_lockObject.realseThread();
                } else {// 将当前线程放置到等待队列中。直到有线程装载到了新的任务数据
                    if(logger.isTraceEnabled()){
                           logger.trace("不是最后一个线程，sleep");
                    }
                    this.m_lockObject.waitCurrentThread();
                }
            }
          }
          catch (Throwable e) {
              logger.error(e.getMessage(), e);
          }
        }

TBSchedule思考与挑战

1)Zookeeper节点遍历优化

列如存在上图目录节点，原有的查找节点数有些问题，不能完全删除目录。我这边提供的思想是递归查找目录树。最终结果为A-B-E-C-F-D,删除节点的时候从最后一个节点删除，不会出现子目录存在而直接删除父节点的操作。代码如下:

    /**
     * 使用递归遍历所有结点
     * 
     * @param zk
     * @param path
     * @param dealList
     * @throws Exception
     * @throws InterruptedException
     */
    private static void getTree(ZooKeeper zk, String path, List<String> dealList)
            throws Exception, InterruptedException {
        //添加父目录
        dealList.add(path);
        List<String> children = zk.getChildren(path, false);
        if (path.charAt(path.length() - 1) != '/') {
            path = path + "/";
        }
        //添加子目录
        for (int i = 0; i < children.size(); i++) {
            getTree(zk, path + children.get(i), dealList);
        }

    }

2）线程优化

通过上面TBSchedule的源码分析，我们知道一个任务调度处理器，会创建一个timer根据cron表达式执行resume和pause操作。每一次resume都会创建TBScheduleProcessorSleep，然后初始化多个线程。

当该timer进行N次调度resume的时候，也就是系统会创建N*threadNum个线程，执行pause操作，则这些线程将会销毁。我的建议是每一个任务调度处理器，都指定1个线程数的cacheThreadPool线程池。可能会有人说，为何不指定一个ThreadNum数的fixedThreadPool。因为当timer执行多次resume的时候，如果上一次的resume还没有完成，线程池中没有空闲的线程来执行新的task，会造成线程依赖而下一调度的超时或者失败。指定cacheThreadPool，根据ThreadNum值向线程池submit   ThreadNum个runnable对象。

3）锁优化

在任务执行器TBScheduleProcessorSleep中,t通过加载任务item （List<TaskItemDefine> taskItems），执行taskDealBean.selectTasks方法。获取到的数据存放在CopyOnWriteArrayList中。这里简单的介绍下写时拷贝容器CopyOnWriteArrayList，其对并发读不会加锁，而对并发写同步，当有一个写请求，首先获取锁 ，然后复制当前容器内数据，进行增删改，最后替换掉原有的数组引用，从而达到现场安全的目的，实际上该容器非常适合读多写少的场景。而目前的场景并没有读get的操作。获取容器元素调用remove()方法，同样获取锁。

既然读已经同步，那么在获取任务的时候，就不需要加synchronized关键字了。原有代码如下：

public synchronized Object getScheduleTaskId() { //可以去除synchronized

if (this.taskList.size() > 0) return this.taskList.remove(0); // 按正序处理 return null; }

4）设计优化

整个TBSchedule的调度，默认两秒内会执行refresh()操作，停止所有的任务调度器然后重新创建新的任务调度器。这样的好处可以使得某一个调度节点宕机，或者网络原因导致心跳失败，再或者在控制台修改了调度策略配置信息。可以动态的生效。但是如果能够基于ZK的watch机制，对系统的消耗会更小。由于在factory目录下创建的都是瞬时节点，如果某一个server宕机。zk会watch到相应的事件。同样，在ScheduleTaskType下的数据发生改变，zk同样可以watch到相应的事件。如果发现出现了上述几种情况，那么TBSchedule可以执行refresh()操作了。

总结

　　TBSchedule的使用场景还是非常广泛，如定时数据同步，日志上报等等。不同于quartz的抢占式任务调度，TBSchedule更侧重于任务多分片并行处理，基于分布式集群提高任务处理能力。知其然且知其所以然有助于更好的使用框架，并解决实际问题。

更多资料：http://geek.csdn.net/news/detail/65738

源码：http://code.taobao.org/p/tbschedule/src/

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